JP2018119492A - Piston for internal combustion engine - Google Patents

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千帆 村重
Chiho Murashige
千帆 村重
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance cooling efficiency in a piston for internal combustion engine having a cooling passage therein.SOLUTION: A cooling passage inside a piton extends in a direction crossing a movement direction of the piston. A direction from an oil supply port toward an oil discharge port along the cooling passage is a first direction, and a reverse direction to the first direction is a second direction. At least one of the upper surface and lower surface of the cooling passage has a convexo-concave shape. A surface of the convexo-concave shape has a first surface having a component whose normal direction toward the inside of the cooling passage is the first direction, and a second surface having a component whose normal direction is the second direction. An area of the first surface is made larger than an area of the second surface.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、内燃機関用のピストンに関する。特に、本発明は、内部に冷却通路を有する内燃機関用のピストンに関する。   The present invention relates to a piston for an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to a piston for an internal combustion engine having a cooling passage therein.

特許文献1は、内燃機関用のピストンを開示している。当該ピストンの内部には、冷却通路(クーリングチャンネル)が形成されている。より詳細には、ピストン頂部の内部に円環状の冷却通路が形成されており、ピストン頂部の裏面側にはオイル供給通路とオイル排出通路が設けられている。ピストン頂部の下方に設けられたノズルは、ピストン頂部の裏側に向けてオイルを噴射する。噴射されたオイルは、オイル供給通路を通して冷却通路に入り、冷却通路の内部を通過し、オイル排出通路から排出される。   Patent Document 1 discloses a piston for an internal combustion engine. A cooling passage (cooling channel) is formed inside the piston. More specifically, an annular cooling passage is formed inside the piston top, and an oil supply passage and an oil discharge passage are provided on the back side of the piston top. A nozzle provided below the piston top part injects oil toward the back side of the piston top part. The injected oil enters the cooling passage through the oil supply passage, passes through the inside of the cooling passage, and is discharged from the oil discharge passage.

特開2006−200410号公報JP 2006-200410 A

本発明の1つの目的は、内部に冷却通路を有する内燃機関用のピストンにおいて、冷却通路による冷却効率を更に高めることができる技術を提供することにある。   One object of the present invention is to provide a technique capable of further enhancing the cooling efficiency of a cooling passage in a piston for an internal combustion engine having a cooling passage inside.

本発明によれば、内燃機関用のピストンが提供される。
当該ピストンは、ピストンの内部に形成され、ピストンの移動方向と交差する方向に延在する冷却通路を備えている。
冷却通路は、
ピストンの上昇方向側の内壁面である上面と、
ピストンの下降方向側の内壁面である下面と、
冷却通路にオイルを供給するためのオイル供給口と、
冷却通路からオイルを排出するためのオイル排出口と
を有している。
冷却通路に沿ってオイル供給口からオイル排出口に向かう方向は、第1方向であり、第1方向と逆方向は第2方向である。
冷却通路の上面と下面の少なくとも一方の少なくとも一部は、凹凸形状を有している。
凹凸形状の表面は、
冷却通路の内部に向かう法線方向が第1方向の成分を有する第1面と、
法線方向が第2方向の成分を有する第2面と
を含んでいる。
第1面の面積は、第2面の面積より大きい。
According to the present invention, a piston for an internal combustion engine is provided.
The piston includes a cooling passage formed in the piston and extending in a direction intersecting with the moving direction of the piston.
The cooling passage is
An upper surface which is an inner wall surface on the ascending direction of the piston;
A lower surface that is an inner wall surface of the piston in the downward direction;
An oil supply port for supplying oil to the cooling passage;
And an oil discharge port for discharging oil from the cooling passage.
The direction from the oil supply port to the oil discharge port along the cooling passage is the first direction, and the direction opposite to the first direction is the second direction.
At least a part of at least one of the upper surface and the lower surface of the cooling passage has an uneven shape.
The uneven surface is
A first surface whose normal direction toward the inside of the cooling passage has a component in the first direction;
The normal direction includes a second surface having a component in the second direction.
The area of the first surface is larger than the area of the second surface.

冷却通路における第1方向(オイル排出口に向かう方向)のオイル移動速度を考える。オイル移動速度が低くなるほど、オイルがオイル供給口からオイル排出口に到達するまでの移動時間が増加する。移動時間が長くなると、オイル排出口に到達するまでにオイル温度がかなり高くなってしまい、オイル排出口付近において十分な冷却能力(抜熱能力)が得られなくなる。すなわち、オイル移動速度が低いと、効果的な冷却を実現しにくくなる。   Consider the oil movement speed in the first direction (direction toward the oil discharge port) in the cooling passage. As the oil movement speed decreases, the movement time until the oil reaches the oil discharge port from the oil supply port increases. If the moving time is long, the oil temperature becomes considerably high before reaching the oil discharge port, and sufficient cooling capacity (heat removal capability) cannot be obtained in the vicinity of the oil discharge port. That is, when the oil moving speed is low, it becomes difficult to realize effective cooling.

本発明によれば、冷却通路の上面と下面の少なくとも一方が凹凸形状を有している。凹凸形状の表面は、第1方向(オイル排出口に向かう方向)を向いた第1面と、第2方向(オイル供給口に向かう方向)を向いた第2面とを含んでいる。そして、第1方向を向いた第1面の面積は、第2方向を向いた第2面の面積よりも大きくなっている。つまり、第2方向を向いた第2面よりも、第1方向を向いた第1面が支配的となっている。   According to the present invention, at least one of the upper surface and the lower surface of the cooling passage has an uneven shape. The uneven surface includes a first surface that faces the first direction (direction toward the oil discharge port) and a second surface that faces the second direction (direction toward the oil supply port). The area of the first surface facing the first direction is larger than the area of the second surface facing the second direction. That is, the first surface facing the first direction is more dominant than the second surface facing the second direction.

このような非対称的な凹凸形状は、冷却通路における第1方向へのオイル移動を促進する役割を果たす。これにより、冷却通路における第1方向のオイル移動速度が高くなり、オイルがオイル排出口に到達するまでの時間が短縮される。その結果、オイルがオイル排出口に到達するまでのオイル温度の上昇が抑制され、オイル排出口付近においても十分な冷却能力(抜熱能力)が得られることになる。すなわち、冷却効率が向上する。   Such an asymmetric uneven shape plays a role of promoting oil movement in the first direction in the cooling passage. Thereby, the oil moving speed in the first direction in the cooling passage is increased, and the time until the oil reaches the oil discharge port is shortened. As a result, an increase in oil temperature until the oil reaches the oil discharge port is suppressed, and a sufficient cooling capacity (heat removal capability) can be obtained in the vicinity of the oil discharge port. That is, the cooling efficiency is improved.

本発明の実施の形態に係る内燃機関用のピストンの基本構成を模式的に示す側面図である。1 is a side view schematically showing a basic configuration of a piston for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る内燃機関用のピストンの基本構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the basic composition of the piston for internal combustion engines which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るピストンの冷却通路の構造的特徴を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structural characteristic of the cooling passage of the piston which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 比較例に係るピストンの冷却通路におけるオイルの動きを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the motion of the oil in the cooling passage of the piston which concerns on a comparative example. 本発明の第1の実施の形態に係るピストンの冷却通路におけるオイルの動きを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the motion of the oil in the cooling passage of the piston which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るピストンの冷却通路の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the cooling passage of the piston which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るピストンの冷却通路の構造的特徴を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the structural characteristic of the cooling passage of the piston which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るピストンの冷却通路の構造的特徴を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structural characteristic of the cooling passage of the piston which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るピストンの冷却通路の構造的特徴を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the structural characteristic of the cooling passage of the piston which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るピストンの冷却通路の構造的特徴を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structural characteristic of the cooling passage of the piston which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るピストンの冷却通路の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the cooling passage of the piston which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

1.基本構成
図1は、本発明の実施の形態に係る内燃機関用のピストン1の基本構成を模式的に示している。ピストン1は、内燃機関のシリンダ内を上下に往復移動する。以下、ピストン1の上昇方向及び下降方向は、それぞれ「U方向」及び「D方向」と呼ばれる。ピストン1の移動方向(U方向、D方向)と直交する平面は、以下「XY平面」と呼ばれる。
1. Basic Configuration FIG. 1 schematically shows a basic configuration of a piston 1 for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The piston 1 reciprocates up and down in a cylinder of the internal combustion engine. Hereinafter, the upward direction and the downward direction of the piston 1 are referred to as “U direction” and “D direction”, respectively. A plane orthogonal to the moving direction (U direction, D direction) of the piston 1 is hereinafter referred to as an “XY plane”.

ピストン1のU方向側には燃焼室が存在しており、その燃焼室からピストン1に熱が入ってくる。そのような入熱に対処するため、ピストン1の内部には、冷却用の冷却通路10(クーリングチャンネル)が形成されている。   A combustion chamber exists on the U direction side of the piston 1, and heat enters the piston 1 from the combustion chamber. In order to cope with such heat input, a cooling passage 10 (cooling channel) for cooling is formed inside the piston 1.

より詳細には、冷却通路10は、ピストン1の移動方向(U方向、D方向)と交差する方向に延在するように形成されている。例えば、図1に示されるように、冷却通路10は、ピストン1の頂部の内部において、XY平面と平行に延びるように形成されている。冷却通路10の内壁面のうちU方向側の面は、以下「上面11」と呼ばれる。一方、冷却通路10の内壁面のうちD方向側の面は、以下「下面12」と呼ばれる。上面11と下面12とは、互いに対向している。   More specifically, the cooling passage 10 is formed to extend in a direction intersecting with the moving direction (U direction, D direction) of the piston 1. For example, as shown in FIG. 1, the cooling passage 10 is formed inside the top of the piston 1 so as to extend in parallel to the XY plane. The surface on the U direction side of the inner wall surface of the cooling passage 10 is hereinafter referred to as “upper surface 11”. On the other hand, the surface on the D direction side of the inner wall surface of the cooling passage 10 is hereinafter referred to as a “lower surface 12”. The upper surface 11 and the lower surface 12 are opposed to each other.

冷却通路10の下面12には、オイル供給口20及びオイル排出口30が形成されている。オイル供給口20は、冷媒としてのオイルを冷却通路10の内部に供給するために用いられる開口部である。オイル供給通路21は、オイル供給口20からD方向に延びており、ピストン1の頂部の裏面においてD方向に開口している。一方、オイル排出口30は、冷媒としてのオイルを冷却通路10から外部に排出するために用いられる開口部である。オイル排出通路31は、オイル排出口30からD方向に延びており、ピストン1の頂部の裏面においてD方向に開口している。   An oil supply port 20 and an oil discharge port 30 are formed on the lower surface 12 of the cooling passage 10. The oil supply port 20 is an opening used for supplying oil as a refrigerant into the cooling passage 10. The oil supply passage 21 extends in the D direction from the oil supply port 20 and opens in the D direction on the back surface of the top portion of the piston 1. On the other hand, the oil discharge port 30 is an opening used for discharging oil as a refrigerant from the cooling passage 10 to the outside. The oil discharge passage 31 extends in the D direction from the oil discharge port 30 and opens in the D direction on the back surface of the top portion of the piston 1.

オイル供給通路21の下方(D方向)には、オイルジェット装置100が設けられている。このオイルジェット装置100は、ピストン1のオイル供給通路21に向けてオイルを噴射する。オイルジェット装置100から噴射されたオイルは、オイル供給通路21及びオイル供給口20を通して、冷却通路10内に入る。冷却通路10に入ったオイルは、冷却通路10の内部を通過し、オイル排出口30及びオイル排出通路31を通してピストン1の外部に排出される。   Below the oil supply passage 21 (D direction), an oil jet device 100 is provided. The oil jet device 100 injects oil toward the oil supply passage 21 of the piston 1. Oil injected from the oil jet device 100 enters the cooling passage 10 through the oil supply passage 21 and the oil supply port 20. The oil that has entered the cooling passage 10 passes through the inside of the cooling passage 10 and is discharged to the outside of the piston 1 through the oil discharge port 30 and the oil discharge passage 31.

図2は、U方向から見たピストン1の基本構成を模式的に示すXY平面図である。図2おいて、オイル供給口20とオイル排出口30は、ピストン1の中心軸を挟んで対称的な位置に形成されている。そして、冷却通路10は、オイル供給口20とオイル排出口30との間をつなぐように、円環状に形成されている。円環状の冷却通路10は、半円状の2つの冷却通路10−1、10−2に区分けされる。   FIG. 2 is an XY plan view schematically showing the basic configuration of the piston 1 viewed from the U direction. In FIG. 2, the oil supply port 20 and the oil discharge port 30 are formed at symmetrical positions across the central axis of the piston 1. The cooling passage 10 is formed in an annular shape so as to connect between the oil supply port 20 and the oil discharge port 30. The annular cooling passage 10 is divided into two semicircular cooling passages 10-1 and 10-2.

このように冷却通路10を有する内燃機関用のピストン1において、冷却通路10による冷却効率を更に高めることが望まれている。以下、冷却効率を高めるために有効な様々な構造的特徴を説明する。   In the piston 1 for an internal combustion engine having the cooling passage 10 as described above, it is desired to further increase the cooling efficiency by the cooling passage 10. In the following, various structural features effective for increasing the cooling efficiency will be described.

2.第1の実施の形態
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る冷却通路10の構造的特徴を説明するための概略図である。より詳細には、図3には、オイル供給口20とオイル排出口30との間の冷却通路10に沿った断面構造が示されている。冷却通路10に沿ってオイル供給口20からオイル排出口30へ向かう方向(前進方向)は、以下「F方向」と呼ばれる。逆に、冷却通路10に沿ってオイル排出口30からオイル供給口20へ向かう方向(後退方向)は、以下「B方向」と呼ばれる。F方向とB方向とは、互いに逆向きである。
2. First Embodiment FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the structural features of a cooling passage 10 according to a first embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 3 shows a cross-sectional structure along the cooling passage 10 between the oil supply port 20 and the oil discharge port 30. A direction (forward direction) from the oil supply port 20 toward the oil discharge port 30 along the cooling passage 10 is hereinafter referred to as “F direction”. Conversely, the direction (reverse direction) from the oil discharge port 30 toward the oil supply port 20 along the cooling passage 10 is hereinafter referred to as “B direction”. The F direction and the B direction are opposite to each other.

第1の実施の形態によれば、冷却通路10の下面12が、凹凸形状40を有している。図3に示される例では、凹凸形状40は、非対称的な“のこぎり歯(sawtooth)形状”である。より詳細には、1つの歯に相当する単位構造50が、F方向に沿って繰り返し形成されている。言い換えれば、複数の単位構造50が、F方向に沿って連続的に形成されている。このような単位構造50(凹凸形状40)の表面が、冷却通路10の下面12に相当する。   According to the first embodiment, the lower surface 12 of the cooling passage 10 has the uneven shape 40. In the example shown in FIG. 3, the concavo-convex shape 40 is an asymmetrical “sawtooth shape”. More specifically, the unit structure 50 corresponding to one tooth is repeatedly formed along the F direction. In other words, the plurality of unit structures 50 are continuously formed along the F direction. The surface of such a unit structure 50 (uneven shape 40) corresponds to the lower surface 12 of the cooling passage 10.

単位構造50の表面は、その法線方向によって2種類に区分可能である。具体的には、図3中の単位構造50の拡大図に示されるように、単位構造50の表面は、第1面51と第2面52とを含んでいる。冷却通路10の内部に向かう法線方向を考えたとき、第1面51の法線n1の方向は、F方向の成分を有している。一方、第2面52の法線n2の方向は、B方向の成分を有している。すなわち、第1面51はF方向を向いた表面であり、第2面52はB方向を向いた表面である。   The surface of the unit structure 50 can be divided into two types according to the normal direction. Specifically, as shown in the enlarged view of the unit structure 50 in FIG. 3, the surface of the unit structure 50 includes a first surface 51 and a second surface 52. When the normal direction toward the inside of the cooling passage 10 is considered, the direction of the normal n1 of the first surface 51 has a component in the F direction. On the other hand, the direction of the normal line n2 of the second surface 52 has a component in the B direction. That is, the first surface 51 is a surface facing the F direction, and the second surface 52 is a surface facing the B direction.

更に、第1の実施の形態によれば、F方向を向いた第1面51の面積は、B方向を向いた第2面52の面積よりも大きい。つまり、下面12の凹凸形状40において、B方向を向いた第2面52よりも、F方向を向いた第1面51が支配的となっている。   Furthermore, according to the first embodiment, the area of the first surface 51 facing the F direction is larger than the area of the second surface 52 facing the B direction. That is, in the concavo-convex shape 40 of the lower surface 12, the first surface 51 facing the F direction is more dominant than the second surface 52 facing the B direction.

以下、第1の実施の形態に係る構造的特徴により得られる効果を説明する。そのために、まず最初に、比較例を説明する。比較例では、下面12が凹凸形状40を有しておらず、平面形状を有しているとする。   Hereinafter, effects obtained by the structural features according to the first embodiment will be described. Therefore, first, a comparative example will be described. In the comparative example, it is assumed that the lower surface 12 does not have the uneven shape 40 but has a planar shape.

図4は、比較例の場合の冷却通路10におけるオイルの動きを説明するための概念図である。図4において、矢印Ainは、オイル供給口20を通して冷却通路10内に供給されるオイルの方向を示している。矢印Afは、外部から冷却通路10にオイルが押し込まれる力によって移動するオイルの方向(F方向)を示している。矢印Adは、ピストン1がU方向に上昇する時の慣性力によるオイルの移動方向(D方向)を示している。矢印Auは、ピストン1がD方向に下降する時の慣性力によるオイルの移動方向(U方向)を示している。   FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the movement of oil in the cooling passage 10 in the comparative example. In FIG. 4, an arrow Ain indicates the direction of oil supplied into the cooling passage 10 through the oil supply port 20. An arrow Af indicates the direction (F direction) of the oil that moves due to the force by which the oil is pushed into the cooling passage 10 from the outside. An arrow Ad indicates the oil movement direction (D direction) due to the inertial force when the piston 1 rises in the U direction. An arrow Au indicates the oil movement direction (U direction) due to the inertial force when the piston 1 descends in the D direction.

ここで、冷却通路10におけるF方向のオイル移動速度を考える。オイル移動速度が低くなるほど、オイルがオイル供給口20からオイル排出口30に到達するまでの移動時間(滞在時間)が増加する。移動時間が長くなると、オイル排出口30に到達するまでにオイル温度がかなり高くなってしまい、オイル排出口30付近において十分な冷却能力(抜熱能力)が得られなくなる。すなわち、オイル移動速度が低いと、効果的な冷却を実現しにくくなる。冷却効率を高めるためには、冷却通路10におけるF方向のオイル移動速度を高めることが好ましい。   Here, the oil moving speed in the F direction in the cooling passage 10 is considered. As the oil movement speed decreases, the movement time (stay time) until the oil reaches the oil discharge port 30 from the oil supply port 20 increases. If the moving time becomes long, the oil temperature becomes considerably high before reaching the oil discharge port 30, and sufficient cooling capacity (heat removal capability) cannot be obtained in the vicinity of the oil discharge port 30. That is, when the oil moving speed is low, it becomes difficult to realize effective cooling. In order to increase the cooling efficiency, it is preferable to increase the oil moving speed in the F direction in the cooling passage 10.

図5は、第1の実施の形態の場合の冷却通路10におけるオイルの動きを説明するための概念図である。図4で示された比較例の場合と重複する説明は適宜省略する。上述の通り、第1の実施の形態によれば、冷却通路10の下面12が凹凸形状40を有している。従って、矢印Adは、D方向だけでなく、D方向と交差する方向(F方向、B方向)の成分も有することになる。同様に、矢印Auも、U方向だけでなく、U方向と交差する方向(F方向、B方向)の成分を有することになる。   FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the movement of oil in the cooling passage 10 in the case of the first embodiment. The description overlapping with the comparative example shown in FIG. 4 will be omitted as appropriate. As described above, according to the first embodiment, the lower surface 12 of the cooling passage 10 has the uneven shape 40. Therefore, the arrow Ad has not only the D direction but also a component in a direction intersecting the D direction (F direction, B direction). Similarly, the arrow Au has not only the U direction but also a component in the direction intersecting the U direction (F direction, B direction).

更に、第1の実施の形態によれば、凹凸形状40において、F方向を向いた第1面51の面積は、B方向を向いた第2面52の面積よりも大きくなっている。つまり、B方向を向いた第2面52よりも、F方向を向いた第1面51が支配的となっている。従って、慣性力によるオイルの移動方向(矢印Au、Ad)に関しても、B方向成分よりもF方向成分が支配的となる。F方向成分がB方向成分よりも大きいということは、オイルが全体としてF方向に進行することを意味する。   Furthermore, according to the first embodiment, in the concavo-convex shape 40, the area of the first surface 51 facing the F direction is larger than the area of the second surface 52 facing the B direction. That is, the first surface 51 facing the F direction is more dominant than the second surface 52 facing the B direction. Accordingly, the F direction component is more dominant than the B direction component with respect to the oil movement direction (arrows Au, Ad) due to the inertial force. That the F direction component is larger than the B direction component means that the oil travels in the F direction as a whole.

このように、第1の実施の形態に係る非対称的な凹凸形状40は、冷却通路10におけるF方向へのオイル移動を促進する役割を果たす。図4で示された比較例の場合、外部からオイルが押し込まれる力だけが、冷却通路10におけるF方向のオイル移動に寄与していた(矢印Af参照)。第1の実施の形態によれば、それに加えて、非対称的な凹凸形状40も、冷却通路10におけるF方向のオイル移動に寄与する。従って、比較例の場合よりも、冷却通路10におけるF方向のオイル移動速度が高くなり、オイルがオイル排出口30に到達するまでの時間が短縮される。その結果、オイルがオイル排出口30に到達するまでのオイル温度の上昇が抑制され、オイル排出口30付近においても十分な冷却能力(抜熱能力)が得られることになる。これにより、冷却効率が向上する。   Thus, the asymmetric uneven shape 40 according to the first embodiment plays a role of promoting oil movement in the F direction in the cooling passage 10. In the case of the comparative example shown in FIG. 4, only the force by which oil is pushed in from the outside contributes to oil movement in the F direction in the cooling passage 10 (see arrow Af). According to the first embodiment, in addition to that, the asymmetric uneven shape 40 also contributes to oil movement in the F direction in the cooling passage 10. Accordingly, the oil moving speed in the F direction in the cooling passage 10 is higher than in the comparative example, and the time until the oil reaches the oil discharge port 30 is shortened. As a result, an increase in the oil temperature until the oil reaches the oil discharge port 30 is suppressed, and a sufficient cooling capacity (heat removal capability) can be obtained even in the vicinity of the oil discharge port 30. Thereby, cooling efficiency improves.

図6は、第1の実施の形態の変形例を示している。本変形例では、冷却通路10の上面11が、凹凸形状40を有している。凹凸形状40の特徴は図3で示されたものと同じであり、F方向を向いた第1面51の面積は、B方向を向いた第2面52の面積よりも大きい。これにより、図3の場合と同じ効果が得られる。   FIG. 6 shows a modification of the first embodiment. In the present modification, the upper surface 11 of the cooling passage 10 has an uneven shape 40. The feature of the concavo-convex shape 40 is the same as that shown in FIG. 3, and the area of the first surface 51 facing the F direction is larger than the area of the second surface 52 facing the B direction. Thereby, the same effect as the case of FIG. 3 is acquired.

冷却通路10の上面11と下面12の両方が凹凸形状40を有していてもよい。その場合、冷却通路10におけるF方向へのオイル移動が更に促進される。   Both the upper surface 11 and the lower surface 12 of the cooling passage 10 may have an uneven shape 40. In that case, oil movement in the F direction in the cooling passage 10 is further promoted.

冷却通路10の上面11と下面12の少なくとも一方が凹凸形状40を有していれば、第1の実施の形態の効果は得られる。また、上面11あるいは下面12の全体が凹凸形状40となっている必要はない。上面11あるいは下面12の少なくとも一部が凹凸形状40を有していれば、第1の実施の形態の効果は得られる。   If at least one of the upper surface 11 and the lower surface 12 of the cooling passage 10 has the uneven shape 40, the effect of the first embodiment can be obtained. Further, it is not necessary that the entire upper surface 11 or the lower surface 12 has the uneven shape 40. If at least a part of the upper surface 11 or the lower surface 12 has the concavo-convex shape 40, the effect of the first embodiment can be obtained.

また、凹凸形状40は、図3で示されたような“のこぎり歯形状”に限られない。F方向を向いた第1面51の面積がB方向を向いた第2面52の面積よりも大きければ、第1の実施の形態の効果は得られる。   Further, the uneven shape 40 is not limited to the “sawtooth shape” as shown in FIG. 3. If the area of the first surface 51 facing the F direction is larger than the area of the second surface 52 facing the B direction, the effect of the first embodiment can be obtained.

3.第2の実施の形態
冷却通路10へのオイルの流入率を考える。流入率は、「冷却通路10の中を流れるオイルの量/オイルジェット装置100から噴射されたオイルの量」で定義される。流入率が高いほど冷却効率も高くなる。
3. Second Embodiment Consider an oil inflow rate into the cooling passage 10. The inflow rate is defined by “amount of oil flowing through the cooling passage 10 / amount of oil injected from the oil jet device 100”. The higher the inflow rate, the higher the cooling efficiency.

流入率を下げる1つの要因は、冷却通路10のオイル供給口20におけるオイルの“外部流出”である。例えば、オイルジェット装置100から噴射されたオイルは、オイル供給口20を通して冷却通路10に一旦入るが、冷却通路10の上面11ではね返ったオイルの一部が、オイル供給口20を通して外部に出て行ってしまうことが考えられる。また、冷却通路10に一旦入ったオイルが、ピストン1の上昇時の慣性力によって、オイル供給口20を通して外部に出て行くことも考えられる。   One factor that lowers the inflow rate is “external outflow” of oil at the oil supply port 20 of the cooling passage 10. For example, the oil jetted from the oil jet device 100 once enters the cooling passage 10 through the oil supply port 20, but part of the oil bounced off from the upper surface 11 of the cooling passage 10 goes out through the oil supply port 20. It is possible to go. It is also conceivable that the oil once entering the cooling passage 10 goes out through the oil supply port 20 due to the inertial force when the piston 1 is raised.

流入率を高めるためには、オイル供給口20におけるオイルの外部流出を抑制することが重要である。本発明の第2の実施の形態は、そのような外部流出を抑制するための工夫を提案する。尚、第1の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。   In order to increase the inflow rate, it is important to suppress the oil outflow from the oil supply port 20. The second embodiment of the present invention proposes a device for suppressing such external outflow. In addition, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted suitably.

図7は、第2の実施の形態に係る冷却通路10の構造的特徴を説明するための平面図である。図7のフォーマットは、既出の図2のものと同じである。図8は、図7中の線P−P’に沿った断面構造を示しており、冷却通路10のオイル供給口20の位置における構造的特徴を示している。   FIG. 7 is a plan view for explaining the structural features of the cooling passage 10 according to the second embodiment. The format in FIG. 7 is the same as that in FIG. FIG. 8 shows a cross-sectional structure along the line P-P ′ in FIG. 7, and shows structural features at the position of the oil supply port 20 of the cooling passage 10.

図7及び図8に示されるように、冷却通路10のオイル供給口20の近傍には、円環状の入口構造60が設けられている。より詳細には、入口構造60は、冷却通路10の側面13から冷却通路10の内部に突出するように形成されている。更に、入口構造60は、冷却通路10の中に向かうにつれて上面11に近づくように形成されている。つまり、入口構造60は、冷却通路10の側面13から上面11に向かって曲がった形状を有している。   As shown in FIGS. 7 and 8, an annular inlet structure 60 is provided in the vicinity of the oil supply port 20 of the cooling passage 10. More specifically, the inlet structure 60 is formed so as to protrude from the side surface 13 of the cooling passage 10 into the cooling passage 10. Furthermore, the inlet structure 60 is formed so as to approach the upper surface 11 toward the cooling passage 10. That is, the inlet structure 60 has a shape bent from the side surface 13 of the cooling passage 10 toward the upper surface 11.

このような形状の入口構造60がオイル供給口20の近傍に設けられるため、オイル供給口20の位置において、オイルは冷却通路10に入りやすく、且つ、冷却通路10から出にくくなる。すなわち、オイル供給口20におけるオイルの外部流出が抑制される。その結果、流入率が向上する。   Since the inlet structure 60 having such a shape is provided in the vicinity of the oil supply port 20, the oil easily enters the cooling passage 10 at the position of the oil supply port 20, and does not easily come out of the cooling passage 10. That is, the oil outflow from the oil supply port 20 is suppressed. As a result, the inflow rate is improved.

また、図8に示されるように、オイル供給口20の位置における上面11に突起65が設けられてもよい。オイルジェット装置100からU方向に噴射されたオイルは、オイル供給口20を通して冷却通路10に入り、上面11に当たる。突起65は、そのような上面11に当たるオイルをXY平面方向に分散させる効果を有する。つまり、突起65は、上面11でのオイルのはね返りを抑制する効果を有する。このことも、オイル供給口20におけるオイルの外部流出の抑制に寄与する。その結果、流入率が向上する。   Further, as shown in FIG. 8, a protrusion 65 may be provided on the upper surface 11 at the position of the oil supply port 20. The oil jetted in the U direction from the oil jet device 100 enters the cooling passage 10 through the oil supply port 20 and strikes the upper surface 11. The protrusion 65 has an effect of dispersing oil hitting the upper surface 11 in the XY plane direction. That is, the protrusion 65 has an effect of suppressing the splash of oil on the upper surface 11. This also contributes to the suppression of the outflow of oil at the oil supply port 20. As a result, the inflow rate is improved.

流入率が向上することは、冷却通路10の中を流れるオイルの量が増加することを意味する。従って、流入率が向上すると、冷却通路10の全体にわたって、冷却能力(抜熱能力)の向上効果が得られる。また、冷却通路10の中を流れるオイルの量を増加させるために、オイルポンプの能力(サイズ)を増加させる必要はない。このことは、内燃機関のサイズ及びコストの削減の観点から好ましい。   An improvement in the inflow rate means that the amount of oil flowing through the cooling passage 10 is increased. Therefore, when the inflow rate is improved, the cooling capacity (heat removal capacity) can be improved over the entire cooling passage 10. Further, in order to increase the amount of oil flowing through the cooling passage 10, it is not necessary to increase the capacity (size) of the oil pump. This is preferable from the viewpoint of reducing the size and cost of the internal combustion engine.

4.第3の実施の形態
図9は、本発明の第3の実施の形態に係る冷却通路10の構造的特徴を説明するための平面図である。図9のフォーマットは、既出の図2のものと同じである。図10は、図9中の線Q−Q’に沿った断面構造を示している。第1の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
4). Third Embodiment FIG. 9 is a plan view for explaining structural features of a cooling passage 10 according to a third embodiment of the present invention. The format of FIG. 9 is the same as that of FIG. FIG. 10 shows a cross-sectional structure along the line QQ ′ in FIG. The description overlapping with the first embodiment will be omitted as appropriate.

図9及び図10に示されるように、冷却通路10の上面11は、F方向に沿って延在するひだ形状70を有している。この場合、上面11の表面積は、上面11が平面である場合よりも大きくなる。上面11の表面積が大きくなると、冷媒であるオイルと上面11との接触面積が大きくなる。このことは、上面11の冷却能力(抜熱能力)が高くなることを意味する。   As shown in FIGS. 9 and 10, the upper surface 11 of the cooling passage 10 has a pleat shape 70 extending along the F direction. In this case, the surface area of the upper surface 11 is larger than when the upper surface 11 is a plane. As the surface area of the upper surface 11 increases, the contact area between the oil as the refrigerant and the upper surface 11 increases. This means that the cooling capacity (heat removal capacity) of the upper surface 11 is increased.

冷却通路10の上面11は、内燃機関の燃焼室(発熱部)に近い面である。第3の実施の形態によれば、発熱部に近い上面11の冷却能力が高くなるため、より効率的な冷却が可能となる。すなわち、冷却効率が向上する。   The upper surface 11 of the cooling passage 10 is a surface close to the combustion chamber (heat generating portion) of the internal combustion engine. According to the third embodiment, since the cooling capacity of the upper surface 11 close to the heat generating portion is increased, more efficient cooling is possible. That is, the cooling efficiency is improved.

図11は、第3の実施の形態の変形例を示している。図11のフォーマットは、既出の図9のものと同じである。本変形例では、冷却通路10の上面11のひだ形状70は、F方向ではなく、F方向と直交する径方向に沿って形成されている。この場合でも、上面11の表面積が大きくなるため、同様の効果が得られる。   FIG. 11 shows a modification of the third embodiment. The format of FIG. 11 is the same as that of FIG. In this modification, the pleat shape 70 on the upper surface 11 of the cooling passage 10 is formed not in the F direction but in a radial direction orthogonal to the F direction. Even in this case, since the surface area of the upper surface 11 is increased, the same effect can be obtained.

5.第4の実施の形態
上述の第1〜第3の実施の形態のうち2以上を組み合わせることも可能である。それにより複合的な効果が得られる。
5. Fourth Embodiment It is possible to combine two or more of the first to third embodiments described above. Thereby, a combined effect is obtained.

1 ピストン
10、10−1、10−2 冷却通路
11 上面
12 下面
13 側面
20 オイル供給口
21 オイル供給通路
30 オイル排出口
31 オイル排出通路
40 凹凸形状
50 単位構造
51 第1面
52 第2面
60 入口構造
65 突起
70 ひだ形状
100 オイルジェット装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 10, 10-1, 10-2 Cooling channel | path 11 Upper surface 12 Lower surface 13 Side surface 20 Oil supply port 21 Oil supply channel 30 Oil discharge port 31 Oil discharge channel 40 Uneven shape 50 Unit structure 51 First surface 52 Second surface 60 Inlet structure 65 Projection 70 Ridge shape 100 Oil jet device

Claims (1)

内燃機関用のピストンであって、
前記ピストンの内部に形成され、前記ピストンの移動方向と交差する方向に延在する冷却通路を備え、
前記冷却通路は、
前記ピストンの上昇方向側の内壁面である上面と、
前記ピストンの下降方向側の内壁面である下面と、
前記冷却通路にオイルを供給するためのオイル供給口と、
前記冷却通路からオイルを排出するためのオイル排出口と
を有し、
前記冷却通路に沿って前記オイル供給口から前記オイル排出口に向かう方向は、第1方向であり、前記第1方向と逆方向は第2方向であり、
前記上面と前記下面の少なくとも一方の少なくとも一部は、凹凸形状を有し、
前記凹凸形状の表面は、
前記冷却通路の内部に向かう法線方向が前記第1方向の成分を有する第1面と、
前記法線方向が前記第2方向の成分を有する第2面と
を含み、
前記第1面の面積は、前記第2面の面積より大きい
ピストン。
A piston for an internal combustion engine,
A cooling passage formed in the piston and extending in a direction intersecting the moving direction of the piston;
The cooling passage is
An upper surface that is an inner wall surface on the rising direction side of the piston;
A lower surface that is an inner wall surface of the piston in the downward direction;
An oil supply port for supplying oil to the cooling passage;
An oil discharge port for discharging oil from the cooling passage,
A direction from the oil supply port toward the oil discharge port along the cooling passage is a first direction, and a direction opposite to the first direction is a second direction,
At least a part of at least one of the upper surface and the lower surface has an uneven shape,
The uneven surface is
A first surface whose normal direction toward the inside of the cooling passage has a component in the first direction;
The normal direction includes a second surface having a component in the second direction;
The area of the first surface is larger than the area of the second surface.
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